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研究人员对人体的微型肾脏进行生物3D打印

2020年12月,南极熊获悉,研究人员已经使用最先进的技术在实验室中对人体的微型肾脏进行生物3D打印,最终实现用人造肾脏为严重肾病患者进行器官移植铺平道路。

这项研究由澳大利亚默多克儿童研究所(MCRI)和生物技术公司Organovo合作,并在顶级期刊《自然·材料》上发表了论文《Cellular extrusion bioprinting improves kidney organoid reproducibility and conformation》,验证了使用3D生物打印的人类微型肾脏,用来筛选药物毒性。

研究人员将以人体干细胞为基础制成的“生物墨水”装入特制的生物3D打印机中,然后通过一个由计算机控制的移液管,将这种“生物墨水”挤压出来并在培养皿中“打印”出肾脏活体组织。这种技术可以在大约10分钟内打印出200个左右尺寸不超过指甲盖大小的微型肾脏类器官,这些器官具备组成肾脏结构和功能的基本单位——肾单位,具有过滤功能,可以用于检测药物对肾脏的毒性,或者用来测试肾病新疗法的疗效,有助于开发针对不同肾病患者的个性化治疗药物。

全球肾脏生物建造领导科学家Melissa H. Little教授说,她的团队希望通过使用微型器官来筛选药物,以找到治疗肾脏疾病的新疗法,或者测试一种新药是否可能伤害肾脏。“药物对肾脏的伤害是主要的副作用,很难用动物研究来预测。对人类肾脏进行生物打印是在测试毒性的实用方法。”

在这项研究中,科学家测试了氨基糖苷类的毒性,氨基糖苷类是一类通常会损害肾脏的抗生素。Melissa H. Little教授说:“我们发现用氨基糖苷治疗的肾脏中特定类型细胞的死亡增加了。”

“通过从患有遗传性肾脏疾病的患者产生干细胞,然后进行细胞培养生长3D打印微型肾脏,为制定针对患者的特定治疗方案铺平了道路,可以应用到多种肾脏疾病。”从干细胞中生长出的人体组织,带来了生物工程肾脏组织的希望。

她说:“ 生物3D打印可以制造大量的肾脏组织,并且可以精确地控制生物物理特性,包括细胞数量和构象,大大改善效果。”

“通过使用挤压生物3D打印(类似FDM技术),我们改善了肾单位的数量,这最终将决定我们是否可以将这些组织移植到人体内。”

论文'Cellular extrusion bioprinting improves kidney organoid reproducibility and conformation,' Nature Materials. DOI: 10.1038/s41563-020-00853-9.  


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